专利名称：一种用于霓虹灯变压器的保护控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到一种电源保护控制器，尤其是一种用于霓虹灯变压器的 保护控制器。
背景技术：
霓虹灯属于一种低气压冷阴极辉光放电发光的光源，其一般用于户外及广 告牌的照明，由于霓虹灯属于低气压的气体放电发光，其通过气体放电使电能 转换为五光十色的光谱线，因此具有很好的视觉效果，受到人们的欢迎。该种 霓虹灯必须配备变压器(也就是镇流器)才能正常工作。
由于变压器本身的特性，使得变压器输出端产生的高压，容易对接近和触 及霓虹灯变压器输出端的人体造成电击危险；当高压输出端出现开路时，霓虹 灯变压器工作状态异常，使用寿命会缩短，容易损坏；过高的输入电压会对霓 虹灯变压器造成损坏，縮短使用寿命。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种用于霓虹灯变压器的保护控制器，解决变 压器产生的高压容易对人体产生电击危险，以及易造成变压器损坏，缩短其使 用寿命的问题。
为实现以上目的，本实用新型采取了以下的技术方案一种用于霓虹灯变压器的保护控制器，包括变压器，该变压器原边的一端与交流电源连接，其原边 的另一端与变压器开关连接，所述变压器开关连接于变压器原边和主控制电路 之间；还包括漏电检测电路，其一端与变压器的副边连接，另一端与主控制电 路连接；负载电流检测电路，其一端连接于变压器原边和变压器开关之间，另 一端与主控制电路连接；AC-DC转换电路，其与交流电源连接；电源电压检测电 路，其一端连接于交流电源和AC-DC转换电路之间，另一端与主控制电路连接。
还包括安全接地检测电路，其一端接地，另一端与主控制电路连接。如果 霓虹灯变压器在工作期间其外壳接地不良则会因漏电产生触电事故，因此当安 全接地检测电路检测到外壳接地不良后会立即关闭高压变压器的输入电源，并 通过指示灯提醒用户控制器不工作的原因。
所述主控制电路包括可编程逻辑芯片。该逻辑芯片上设置有多个管脚，用 以控制保护控制器的多种功能，如状态灯、复位开关等。
所述可编程逻辑芯片上包括有分别与对地电流短路检测端、负载电流检测 端、电源电压检测端、安全接地检测端连接的管脚。
所述AC-DC转换电路包括有依次连接的整流电路101、滤波电路102、丌关 稳压电路103、线性稳压电路104，该整流电路101的一端与所述交流电源连接。 该AC-DC转换电路为主控制电路里的低压器件提供所需的工作电源。
所述漏电检测电路包括有依次连接的整流保护电路301、分流电路302、电
流电压转换电路303。
所述负载电流检测电路包括电流-电压变换电路201和电流互感器，该电流
互感器的副边与电流-电压变换电路201连接，其原边的一端与继电器连接。
所述AC-DC转换电路包括连接于交流电源与整流电路101之间的压敏电阻
RU1。压敏电阻可有效防止过压损坏破坏电解电容。
所述AC-DC转换电路还包括有串联连接的第一电源滤波电容C9、第二电源
滤波电容CIO，该串联后的第一电源滤波电容和第二电源滤波电容连接于整流电
路101和交流电源之间。
本实用新型的保护控制器与现有技术相比，具有以下的优点
1、 具有输出端高压泄漏保护功能，当霓虹灯变压器高压输出端发生高压泄 漏时，及时切断霓虹灯变压器输入电源，使霓虹灯变压器停止工作，有效地保 护人体安全；
2、 具有高压输出端开路保护功能，霓虹灯变压器出现高压输出开路故障时， 使霓虹灯变压器停止工作，可以有效地保护霓虹灯变压器；
3、 具有输入电压保护功能，当输入电压异常时，及时断开霓虹灯变压器的 输入，有效地保护霓虹灯变压器；
4、 增加了霓虹灯变压器外壳接地检测功能，当霓虹灯变压器金属外壳没有 接地时，使霓虹灯变压器停止工作，降低人体触电危险；
5、 提供维修模式工作状态，进入维修模式状态期间，控制器不对上述任何 故障提供保护，保持高压输出，以便工程人员对霓虹灯变压器负载故障的检修；
6、 通过LED工作状态指示灯，指示霓虹灯变压器的各种故障及工作状态。
图1为本实用新型系统框图； 图2为本实用新型AC-DC转换电路图； 图3为本实用新型安全接地检测电路图； 图4为本实用新型负载电流检测电路图； 图5为本实用新型电源电压检测电路图； 图6为本实用新型漏电检测电路图； 图7为本实用新型主控制电路图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型的内容做进一步详细说明。 实施例一
如图1所示，图1为本使用新型的系统框图， 一种用于霓虹灯变压器的保 护控制器，包括交流电源，该交流电源的一端分别与变压器T的原边绕组Nl和 AC-DC转换电路连接；漏电检测电路，其一端与变压器T的副边绕组N2、 N3的 公共端连接，另一端与单片机芯片连接；变压器开关，其一端与变压器T的原 边绕组N1连接，另一端与单片机芯片连接；负载电流检测电路，其一端连接于 变压器T原边和变压器开关之间，另一端与单片机芯片连接；电源电压检测电 路，其一端连接于交流电源和AC-DC转换电路之间，另一端与单片机芯片连接。 还可包括安全接地检测电路，其一端接地，另一端与单片机芯片连接。
如图2所示，图2为AC-DC转换电路结构图，其包括有依次连接的整流电 路101、滤波电路102、开关稳压电路103、线性稳压电路104，该整流电路101 的一端与交流电源连接。其中整流电路101包括四个二极管Dl、 D2、 D3、 D4， 滤波电路102包括电感Ll、电解电容C6和C7，开关稳压电路103包括控制芯 片U2，及电阻RB、电阻RF、电阻Rll、电容CB、电解电容CF，电解电容C8、 二 极管DIO、 二极管D9和电感L2，由于本实用新型的单片机芯片和检测电路需要 使用较稳定的5V直流电源，因此在AC-DC转换电路中还包括有线性稳压电路 104，该线性稳压电路104包括稳压器U4和电容C13。
二极管Dl的阳极和二极管D2的阴极的连接点与交流电源的零线段AN连接， 二极管Dl的阴极和二极管D3的阴极的连接点分别与电感Ll的一端和电解电容 C6的阳极连接，二极管D2的阳极和二极管D4的阳极的连接点与电解电容C6的 阴极连接，二极管D3的阳极和二极管D4的阴极相连接并与交流电源的火线端 AL连接；电解电容C6的阴极和电解电容C7的阴极的连接点与二极管D9的阳极 连接。
电感Ll的另一端分别与电解电容C7的阳极和控制芯片U2的输入端D连接，
控制芯片U2的的反馈端F通过电阻RF分别与电解电容CF的阳极和二极管D10
的阴极连接，电阻RB串接于控制芯片U2的输出端S和反馈端F之间，电容CB
串接在控制芯片U2的旁路端B和输出端S之间，控制芯片U2的输出端S与二
极管D9的阴极和电解电容CF的阴极的连接点连接，电感L2的一端与该连接点
连接，其另一端分别与二极管D10的阳极和电解电容C8的阳极相连接，并连接 到12V的继电器，在电解电容C8的两端还并联连接有电阻Rll， Rll的一端连 接到12V继电器，另一端接地；稳压器U4的输入端VI连接到12V继电器，其 输出端VO与电容C13的一端的连接点连接并接5V直流电源，电容C13的另一 端与稳压器U4公共端连接并与Rll的一端相连后接地。
为起到电源滤波的作用，还包括有串联连接的第一电源滤波电容C9、第二 电源滤波电容CIO，该串联后的第一电源滤波电容和第二电源滤波电容连接于整 流电路101和交流电源之间，该串联连接的第一电源滤波电容C9和第二电源滤 波电容C10连接的中点接地。同时为防止过压而损坏电解电容C6和C7，本实施 例的AC-DC转换电路还包括连接于交流电源与在整流电路101之间的压敏电阻 RU1。
本实施例中控制器芯片U2采用的是LNK304控制器，其输出电压由电阻RF 和电阻RB决定，由于单片机内部模数转换器的参考电源也使用5V，因此稳压器 U4可采用78L05稳压器。
如图3所示，图3为安全接地检测电路，其由三极管T1，电阻R15、电阻 R16、电阻R18、电容C12组成，电容C12的一端接地，另一端通过限流电阻R15 与三极管Tl的基极连接，电阻R16的一端连接于电阻R15和三级管Tl基极之 间，其另一端与三极管Tl的发射极连接后与5V直流电源连接，三极管T1的集 电极通过电阻R18接地，并通过GP端与主控制电路中的逻辑控制芯片Ul的管 脚6连接进行安全接地检测。在本实施例的电路中，还可在电阻R15和三极管
Tl的基极之间串联一个二极管D15，使二极管D15的阳极与三极管Tl的基极连 接，这样二极管D15可起到三级管Tl的反压保护。为起到电源滤波的作用，该 安全接地检测电路还包括有第一电源滤波电容C9、第二电源滤波电容CIO，电 容C9的一端与电源火线端AL连接，另一端与电容CIO的一端相连接，其连接 点接地，电容CIO的另一端接电源的火线端。当保护控制器的FG接线端真正与 大地连接时，交变电流通过火线端AL流向PNP管，电阻R15、电容C12、大地 FG、零线端AN之间形成回路，在PNP管的集电极处产生交变电压信号，当保护 控制器的FG接线端与外部大地断开时，上述的电流回路也就断开，在PNP管的 集电极上交变信号消失，单片机芯片即是利用该原理来检测是否存在安全接地 的。
如图4所示，图4为负载电流检测电路图，其包括电流-电压变换电路201、
电流互感器IS1。本实用新型采取电流互感器IS1检测负载电流，该互感器IS1
串接于继电器JC1上，当继电器JC1的开关闭合时，电流互感器IS1的原边的
一端和高压变压器T的原边绕组Nl连接并构成回路，互感器IS1原边的另一端
分别接电源的火线端和AC-DC转换电路，互感器IS1的副边的一端与电流-电压
变换电路201连接，其另一端接地；该电流-电压变换电路201由电容C4、电容
C5、电阻R14、电阻R6、 二极管D13、 二极管D14组成，电阻R6与电容C4的连
接点与互感器IS1的副边连接，电容C4的另一端接地，电阻R6的另一端与电
容C5的一端连接，并与二极管D14的阳极和二极管D13的阴极的连接点连接，
二极管D14的阴极接5V直流电源，二极管D13的阳极与电容C5接地的一端连 接，取样电阻R14并联连接于二极管D13的两端，电阻R14的一端接IP端，该 IP端与主控制电路中的逻辑控制芯片Ul的管脚17连接，二极管D14、 D13可起 到保护单片机芯片输入端的作用。
如图5所示，图5为电源电压检测电路，其包括有电源电压取样电路，该 取样电路由电阻R12，电阻R13，取样电阻R17， 二极管D12组成。该检测电路的 电压源来自AC-DC转换电路中全桥整流电路101，经整流后的电压从二极管Dl 的正电压端输出，电阻R13的一端与二极管Dl的阴极连接，其另一端与二极管 D12的阳极和取样电阻R17的一端的连接点连接，取样电阻R17另一端接地，二 极管D12的阴极与5V直流电源连接，其阳极与VP端连接，该VP端与主控制电 路中的逻辑控制芯片Ul的管脚18连接；由于电压源是来自全桥整流，因此在 取样电阻R17端的电压VP属于直流，二极管D12起到保护作用，可防止VP端 的电压超过5V而损坏单片机芯片；电阻R12的一端连接于二极管Dl和电阻R13 之间，另一端接地，该电阻R12可起到泄放的作用。
如图6所示，图6为漏电检测部分，其包括有整流保护电路301、分流电路 302、电流电压转换电路303，该整流保护电路301包括二极管D5, D6, D7, D8和 压敏电阻RU2，分流电路302包括滤波电容Cll、电阻R19、电阻R5、电阻R9， 电流电压转换电路303包括光耦U3和电阻R7。电流从HM端进入后，经全桥整 流电路301、检流电阻R9和光耦U3返回大地端而形成回路，二极管D5的阳极
和二极管D6的阴极相连接并分别与压敏电阻RU2的一端和HM端连接，二极管 D5的阴极和二极管D7的阴极相连接并分别与滤波电容Cll的一端和电阻R9连 接，二极管D6的阳极和二极管D8的阳极相连接并分别与滤波电容Cll的另一 端和光耦U3的输入级阴极连接，二极管D7的阳极和二极管D8的阴极的连接点 与压敏电阻RU2的另一端连接后接地，压敏电阻RU2可起到高压保护作作用； 为保护光耦U3和使光耦U3工作在线形区，在电容Cll的两端还并联有旁路电 阻R19;检流电阻R9与光耦U3的输入级阳极连接，光耦U3的集电极与5V直流 电源相接，其发射极一端分别与电阻R7和CP端连接，电阻R7与大地连接，该 VP端与主控制电路中的逻辑控制芯片Ul的管脚16连接。在本实施例中，从功 率上考虑，还可预留一个旁路电阻R5，该旁路电阻R5并联连接于旁路电阻R19 的两端。
如图7所示，图7为主控制电路结构图，其包括可编程逻辑芯片Ul，该逻 辑芯片Ul具有20个管脚，其中包括有与对地电流短路检测端，负载电流检测 端，电源电压检测端，安全接地检测端连接的管脚。第16管脚与对地短路电流 检测CP端连接，第17管脚与负载电流检测IP端连接，第18管脚与电源电压 检测VP端连接，第6管脚与安全接地检测GP端连接；第9管脚与复位按钮KEY 连接，该复位按钮的另一端与电阻R2连接后接5V直流电源，第8和第7管脚 接LED1和LED2，可用于指示变压器的各种故障及工作状态，第11管脚接继电器 JC1并与变压器开关连接。
本实施例主控制电路是采用了 12C2052AD可编程逻辑芯片的单片机芯片。 霓虹灯变压器的保护控制器能提供霓虹灯变压器高压输出泄漏保护、高压
输出开路保护、输入电压异常保护、霓虹灯变压器外壳接地检测功能、维修模
式工作状态及工作状态指示功能，能有效地保障人体安全，有效地保护霓虹灯
变压器，以及方便工程人员对故障的检修。
上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明，该实施例并非用
以限制本实用新型的专利范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，
均应包含于本案的专利范围中。
权利要求1、一种用于霓虹灯变压器的保护控制器，包括变压器，该变压器原边的一端与 交流电源连接，其原边的另一端与变压器开关连接，其特征在于所述变压 器开关连接于变压器原边和主控制电路之间；还包括 漏电检测电路，其一端与变压器的副边连接，另一端与主控制电路连接； 负载电流检测电路，其一端连接于变压器原边和变压器开关之间，另一端与 主控制电路连接； AC-DC转换电路，其与交流电源连接； 电源电压检测电路，其一端连接于交流电源和AC-DC转换电路之间，另一端 与主控制电路连接；
2、 根据权利要求1所述的一种用于霓虹灯变压器的保护控制器，其特征在于 还包括安全接地检测电路，其一端接地，另一端与主控制电路连接。
3、 根据权利要求1所述的一种用于霓虹灯变压器的保护控制器，其特征在于 所述主控制电路包括可编程逻辑芯片。
4、 根据权利要求3所述的一种用于霓虹灯变压器的保护控制器，其特征在于 所述可编程逻辑芯片上包括有分别与对地电流短路检测端、负载电流检测端、 电源电压检测端、安全接地检测端连接的管脚。
5、 根据权利要求1所述的一种用于霓虹灯变压器的保护控制器，其特征在于所述AC-DC转换电路包括有依次连接的整流电路(101)、滤波电路(102)、 开关稳压电路(103)、线性稳压电路(104)，该整流电路(101)的一端与 所述交流电源连接。
6、 根据权利要求1所述的一种用于霓虹灯变压器的保护控制器，其特征在于 所述漏电检测电路包括有依次连接的整流保护电路(301)、分流电路(302)、电流电压转换电路(303)。
7、 根据权利要求1所述的一种用于霓虹灯变压器的保护控制器，其特征在于 所述负载电流检测电路包括电流-电压变换电路(201)和电流互感器，该电 流互感器的副边与电流-电压变换电路(201)连接，其原边的一端与继电器 连接。
8、 根据权利要求5所述的一种用于霓虹灯变压器的保护控制器，其特征在于所述AC-DC转换电路包括连接于交流电源与整流电路(101)之间的压敏电 阻(RU1)。
9、 根据权利要求4所述的一种用于霓虹灯变压器的保护控制器，其特征在于 还包括有连接于可编程逻辑芯片管脚上的复位按钮，该复位按钮的另一端与 直流电源连接。
10、 根据权利要求1到9中任一所述的一种用于霓虹灯变压器的保护控制器， 其特征在于所述AC-DC转换电路还包括有串联连接的第一电源滤波电容(C9)、第二电源滤波电容(C10)，该串联后的第一电源滤波电容和第二电 源滤波电容连接于整流电路(101)和交流电源之间。
专利摘要本实用新型公开了一种用于霓虹灯变压器的保护控制器，包括变压器，该变压器原边的一端与交流电源连接，其原边的另一端与变压器开关连接，所述变压器开关连接于变压器原边和主控制电路之间；还包括漏电检测电路，其一端与变压器的副边连接，另一端与主控制电路连接；负载电流检测电路，其一端连接于变压器原边和变压器开关之间，另一端与主控制电路连接；AC-DC转换电路，其与交流电源连接；电源电压检测电路，其一端连接于交流电源和AC-DC转换电路之间，另一端与主控制电路连接。当霓虹灯变压器出现异常时，保护控制器能使变压器停止工作，可有效地保护霓虹灯变压器和人体安全。
文档编号H02H3/20GK201194441SQ20082004511
公开日2009年2月11日 申请日期2008年3月19日 优先权日2008年3月19日
发明者梁耀祥, 陈光黎, 陈绍华, 黄可嘉 申请人:陈绍华